基于ANSYS的机械传动轴有限元分析及优化

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采用有限元分析软件ANSYS探究材料性能、工作角度等因素对机械传动轴的影响,采用结构钢、铝合金、聚乙烯、钛、碳纤维等5种不同材料,对外径为1.5 in的金属和复合材料机械传动轴进行分析.分析发现传动轴的工作角为15°时寿命最长,而碳纤维复合材料的抗应力和安全系数最高,屈服抗拉强度约为6 GPa,安全系数为15.钛的安全系数与碳纤维相同,但钛的抗拉屈服强度远远低于复合材料的抗拉屈服强度.经分析对比得出,由碳纤维制成的角度为15°的机械传动轴为最佳的传动轴设计.
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对比研究锚杆分次支护技术和传统锚杆支护技术方案下巷道围岩的变化规律.分析认为,采用锚杆分次支护,其巷道围岩顶部、两侧帮部的变形量和锚杆所受的轴力值都大于原支护技术.综合可知,锚杆分次支护技术优于传统支护方式,可提高巷道掘进开挖的速度,进而提高煤矿生产效率.
针对为保证维保检修人员在起重机检修工作中的安全性而设计的新型起重机检修安全保护装置,分析其结构、原理及应用情况.该保护装置结构简单、工作可靠,可保证检修人员检修作业的安全性.
针对现有井下FBS105型轴流式通风机设备性能以及可靠性受到井下恶劣环境的影响,不能发挥其最佳性能,存在安全风险,同时轴流式通风机在运转的过程产生的噪音,严重影响作业人员的听力的问题,对通风机叶轮参数进行优化设计,并对叶轮优化前后的参数进行了对比。实践应用表明,优化后的叶轮可有效降低通风机噪音,达到了预期目标。
对大型双吸双支撑离心风机Y6-2x31NO18F整机进行数值模拟计算,拟探讨3种不同叶片型式(直线叶片、圆弧叶片、对数螺旋叶片)对其性能的影响。研究结果表明:在不改变原风机的蜗壳、进气箱和进风口的前提下只改变叶片型式,对数螺旋叶片全压效率和圆弧叶片比原直线叶片均得到提高;对数螺旋叶片叶轮性能优越的重要原因是气流从叶轮进口到出口的流速逐渐减小,到达叶轮出口的气流速度最小,显著改善了叶片出口流动分离现象,从而降低了叶轮出口的流动损失。
为分析井下车辆在巷道中运行时形成的活塞风,采用数值模拟的方法,基于单参考系模型(SPF),分析巷道中车辆静止、顺风行驶和逆风行驶时巷道中的风流流动状态,并分析由于其运动导致的活塞风效应。研究结果显示:由于车辆运动,整个区域流速差别较大,特别是靠近车辆附近的区域;车辆行驶时,在前方都会存在一个正压区域,在后方存在一个负压区域,且顺风行驶时产生的通风阻力要远小于逆风行驶时的阻力。
通过采用锚杆分次支护优化技术,即先在掘进断面上支护顶部锚杆,随后随掘进作业进行的同时再支护帮部锚杆,并分析仅在顶部锚杆支护下巷道围岩的变形情况.分析认为,随着距掘进面距离的增大,巷道围岩变形均逐渐增大,且在越远离掘进起始点处,围岩的变形最大,但均在可控范围内.采用该技术可保证掘进空间的安全,减少部分锚杆在巷道掘进中支护的时间,实现快速掘进成巷.
针对采煤机的截割减速器及圆锥滚子轴承进行承载性能的有限元分析.通过分析可知,行星减速器在煤岩的反力作用下,能够满足采煤机的运行需求,同时存在着一定的安全余量,可以对减速器的整体结构进行一定的优化,同时在个别位置存在着应力集中的现象,应对滚子的结构进行一定的圆角过渡处理,减少应力集中,从而提高减速器的整体性能,保证采煤机运行的稳定性.
为进一步提升带式输送机运输控制性能,保证综采工作面的生产能力和生产效率,在对带式输送机变频驱动需求分析的基础上完成了其总体设计,并着重对变频驱动系统中关键设备进行选型设计,最后对所设计变频驱动控制系统在空载启动和正常停车工况下的性能进行试验研究,并取得理想控制效果.
为有效解决提升机天轮在日常运行中易出现的异响问题,基于提升机天轮装置的主要结构,从提升机天轮装置轴瓦的受力情况着手,深入分析了提升机天轮装置异响原因,并提出了一系列提升机天轮装置异响的解决措施,以有效解决提升机天轮装置的异响问题,更好地保障提升机天轮的安全稳定运行.
为进一步研究链传动系统的受力和运行状况,分析了链传动系统的动力学特性,提出圆环链与轮齿啮合造成的多边形效应是圆环链运动过程中张紧力波动的根源,并利用有限元软件建立了链传动系统分析模型.结果 显示,圆环链和主动链轮在紧边侧初始接触位置的等效应力较大,向松边侧逐渐递减,且主动链轮的链窝位置存在应力集中现象,在启动冲击力和波动性张力作用下容易发生强度破坏.